我国橡胶行业应用芳纶的历史和现状

高称意

摘 要：简要介绍了中国橡胶行业自芳纶出现后30余年来在轮胎等橡胶制品中应用芳纶骨架材料的历程和实例，包括芳纶骨架材料与橡胶粘合处理问题等基础理论研究和产品实际应用。

l 20世纪70年代—80年代应用芳纶的进程

自1972年美国杜邦公司开发成功芳纶纺丝技术并以Kevlar定名投人工业化

生产以来，中国的合成树脂、合成纤维科研机构和生产企业密切注视其发展动向并开始了芳族聚酰胺树脂的合成技术和芳纶的纺丝技术的开发工作，橡胶行业积极开展芳纶骨架材料在轮胎和管带类橡胶制品中应用的研究工作并取得了一定的成果。 20世纪70年代，原化工部晨光化工研究院、南通合成材料厂陆续开始进行芳族聚酰胺树脂的合成工艺研究和小规模生产技术的开发工作，上海合成纤维研究所开始进行试验室规模的芳纶纺丝技术开发工作，对不同品种的纺丝溶剂的溶解性、腐蚀性进行对比，并结合病毒病理学对纺丝溶剂进行了筛选。我院对芳纶的性能开展研究，掌握了该种纤维的特性，并在试验室对芳纶帘子线加捻、浸胶的工艺进行模拟开发和浸胶液配方的选定工作，为后来的产品试制奠定了良好基础。进入80年代后，成立于天津的天津国际联合橡胶轮胎有限公司(中国、澳大利亚、加拿大合资企业)确定在某些工程轮胎的缓冲层中以芳纶帘子布为增强材料，开始了芳纶在橡胶产品中工业化应用的进程。 1986年—1990年中国发展国民经济第七个五年计划期间，我院和西安交通大学及晨光化工研究院、南通合成树脂厂、上海合成纤维研究所共同承担了国家关于芳族聚酰胺树脂合成、纺丝技术开发和在橡胶工业中应用的系列科研课题。晨光化工研究院、南通合成材料厂完成了芳族聚酰胺树脂合成技术的开发工作，上海合成纤维研究所完成了低线密度(250d以下)芳纶长丝的试验室纺丝技术的开发工作；我院和西安交通大学利用荷兰阿克苏公司提供的T1001型芳纶束丝和上海合成纤维研究所提供的

低线密度芳纶束丝进行了芳纶骨架材料的加工工艺研究(包括帘子线、线绳结构设计、加捻及浸胶工艺参数、浸胶配方设计)和产品试制工作。我院试制了两批芳纶带束层6．50R16(6PR、8PR)轻卡子午胎和一批芳纶胎体175／80SRl3轿车子午胎，在宁波同步带厂和原北京橡胶二厂分别试制了3³186xH、58Mxl6．4、96Mxl6．4、130xM37和2³70³25．4五种规格的同步胶带和17x10．5(B x H)汽车风扇V带。汽车风扇V带台架试验寿命比聚酪线绳风扇带提高一倍以上，最高提高了150％，五种芳纶线绳的同步带中，2x 70x 25．4的使用寿命比玻璃纤维线绳带提高了30％—70％，其余四种规格的同步带的使用寿命比玻璃纤维线绳带提高了25％左右。之后我院采用自行开发的生产技术在吴江工业用布厂生产同步带用芳纶浸胶线绳供江苏、浙江的一些同步带厂使用达三年之久。此外，我院还进行了芳纶／锦纶、芳纶／涤纶复合帘线的结构设计、加捻工艺研究等基础性研究工作，西安交通大学试制了芳纶增强橡胶高压胶管。

2 20世纪90年代应用芳纶的进程

20世纪90年代，我院配合国家重大引进项目的国产化工作，在河南轮胎厂(现

风神轮胎股份有限公司)试制了芳纶缓冲层的大型工程轮胎，提高了轮胎的胎面耐磨性和耐刺扎性从而大幅度提高了轮胎的工作寿命，使其接近或达到了进口同种轮胎的寿命水平。1999年末，神马实业股份有限公司与荷兰阿克苏²诺贝尔公司开始合作，使用阿克苏²诺贝尔公司的TwaNnlo01型芳纶束丝，利用神马公司先进的捻线、织造、浸胶设备在国内生产芳纶浸胶帘子布，供天津国际联合橡胶轮胎有限公司使用，同时在东风轮胎厂(现湖北金狮轮胎有限公司)等企业试制芳纶胎体的子午胎。现在，神马实业股份有限公司的浸胶芳纶帘子布已形成年产15—20t的规模，稳定客户为天津国际联合橡胶轮胎有限公司；其余几家企业则把试制成果作为技术储备，持有了成本消化能力后再组织规模生产。与此同时，阿克苏²诺贝尔公司自身也开展了开发中国橡胶市场的努力，以低于成本的价格向山东荣成橡胶厂每年供应芳纶浸胶帘子布生产6．50N6轻卡子午胎，以一层1680dtex／3芳纶帘子布代替三层1680dtex／2涤纶帘子布作为6．50N6轻卡子午胎的胎体。由于胎体层数减少，帘子布和胶料的质量均有减轻，使得每条轮胎的质量减轻了2．416kg。该公司测算如果每千克芳纶浸胶帘子布的价格能降到

18美元，则单条轮胎的成本可降低6．6元。此项工作进行了两年后因阿克苏²诺贝尔公司将芳纶部分全盘出售给日本帝人公司而告停。这期间阿克苏²诺贝尔公司还与我院开展了市场开发合作，向与我院有技术合作关系的四川橡胶厂、银川中策橡胶股份有限公司等企业提供了浸胶芳纶帘子布，这两家企业按计划分别以一层芳纶帘子布代替三层涤纶帘子布作胎体试制了轻卡子午胎，四川橡胶厂还试制了聚酯胎体、芳纽带克层的全纤维轿车子午胎。这一时期国内的其他轮胎生产企业也进行了芳纶应用于轮胎的开发工作。上海轮胎橡胶集团股份有限公司用芳纶帘子布分别作为带束层和胎体增强材料生产了7．50N6、距15／60N4载重子午胎，他们的结论是：①以保本价得到阿克苏²诺贝尔公司的Twaron芳纶，则芳纶在轻型载重轮胎和轿车轮胎的胎体中取代涤纶是可行的；②在轻型载重子午胎的带束层中用芳纶替代钢丝帘线可使成本降低；③在载重子午胎的带束层中用芳纶取代钢丝帘线可以减轻轮胎重量。 管带类产品应用芳纶骨架材料在90年代亦有进展。宜昌中南橡胶集团有限公司曾试制了以芳纶帆布为骨架材料的输送带。在油田、谷物收割等大功率传动胶带中，已有用芳纶线绳为增强材料生产的V带商品。江苏省太仓市凌峰实业有限公司与无锡太湖同步带厂技术人员合作开发出同步带用芳纶浸胶线绳。 西安交通大学在芳纶应用于橡胶产品方面做了大量工作并取得喜人成果。他们进行了两方面的工作：①在“七五”计划攻关工作的基础上，进行芳纶增强热塑性树脂软管的开发。这一产品的研制成功使软管基质材料的选择从橡胶扩展至热塑性弹性体，既扩大了基质材料的选择面，又可省略橡胶加工的某些环节，简化了生产工艺，降低了能耗；同时还进一步发挥了芳纶高强高模的特性，使软管的耐压能力比胶管提高20％—30％，而重量却减轻了一半；②开展了用芳纶短纤维增强橡胶制造耐烧蚀柔性绝热层材料替代石棉填充弹性体的研究开发工作。他们对不同含量芳纶短纤维—EPDM—树脂分散剂复合材料体系的烧蚀性能做了研究，并得到了低烧蚀速率、低密度、不同硬度的烧蚀材料。此外，他们还进行了导电芳纶的开发工作。 国外的芳纶制造商还在管带类橡胶制品市场的开发上做了一些工作。杜邦公司在山东青岛新飞橡胶厂(现青岛正元工业线绳制造有限公司)加工芳纶胶管纱线和同步带用线绳。阿克苏²诺贝尔公司在江苏吴江富达工业线绳有限公司生产胶管纱线。 国内的一些大学还

进行了有关芳纶骨架材料的基础性研究工作，如东华大学、西安交通大学都进行了芳纶粘合处理技术或浸胶配方的研究工作。

3 近年来我国加紧芳纶生产的步伐

近年来我国的芳纶需求量急剧增加，导致进口量大幅上升，2

咖年进口的芳纶

已超过200to由于资源和产品品质等方面的原因，目前我国每年还需进口一定数量的同步带用芳纶浸胶线绳，生产商为德国英特(Inter)公司，经销商为江苏吴江海角工业用布有限公司。进入21世纪以来，我国加紧了芳纶的生产步伐。早在20世纪90年代，晨光化工研究院就建成了年产50t对位芳纶长丝的小试装置并掌握了该规模芳纶纺丝技术。2001年，该院借助金路集团的民间资本，组建了晨光金路科技有限公司，分三期累计投资近4亿元在四川兴建年产1咖t芳纶长丝的生产线并最终完成芳纶尖端系列产品的开发，目前工程进展顺利；上海合成纤维研究所、东华大学化学纤维研究所、沈阳市红星密封材料厂等单位研制和生产的对位芳纶性能已接近国际水平。在间位芳纶方面，广东新会新艳股份有限公司年产200t间位芳纶的生产线已建成投产；山东烟台氨纶股份有限公司年产500t间位芳纶的生产线正在建设中。此外，上海市科委资助兴建芳纶浆粕中试生产线。所有这些预示着中国不能生产芳纶的状况将成为历史。在应用方面，芳纶在工程轮胎、同步带中应用技术开发已列为我国“十五”计划橡胶工业重大研究和产业化课题。 4 结语

随着芳纶生产技术和产能的提高，随着橡胶行业应用芳纶技术的逐步完善，芳

纶增强的橡胶制品一定会越来越多，且性能越来越好、寿命越来越长。

作者简介：高称意(1946—2004），男，河北省任邱县人，高级工程师。主要从事橡胶制品用骨架材料产品性能研究、粘合技术研究开发、新产品开发和专业情报及标准化工作，为我国橡胶制品用骨架材料做出卓越的贡献。2004年3月突然因病去世，谨用此文表示深切悼念。

化丁腈橡胶及其在汽车传动带中的应用

吴贻珍*

（锡山市天益橡胶工业有限公司，江苏 无锡 214132）

摘要 介绍了氢化丁腈橡胶品种牌号、性能特点、配合原理及在汽车传动带中应用情况。 关键词：氢化丁腈橡胶 性能 汽车传动带 带传动

氢化丁腈橡胶（HNBR）与传统的丁腈橡胶（NBR）相比，其分子结构中含有少量或不含碳碳双键（C=C），它不仅具有NBR的耐油、耐磨、耐低温等性能，而且还具有更优异的耐热氧老化、耐臭氧、耐化学介质、良好的动态性能等，是目前最具发展潜力的橡胶品种之一，在许多方面已取代了氟橡胶等其它特种橡胶，已广泛地应用于汽车、油田等工业领域。尤其是汽车用传动带，已占其用量的50%以上。

HNBR最早由德国Bayer公司于1984年小批量生产，商品名为Therban；日本Zeon公司也在同年建厂生产，商品名为Zetpol；随后加拿大的Polysar公司亦于1988年投产，商品名为Tornac（被Bayer兼并，已无此牌号）；我国兰化公司于1999年开发成功，牌号：LH-9901、LH9902。目前，世界HNBR总生产能力约7 500t/a，其中日本占五成、欧洲占三成、北美占二成。在欧洲其消耗量55%为传动带、密封件20%、胶管11%、电缆5%、其它9%[1]。

品名为ART），具有非常高的物理机械性能，在伸长率、硬度保持不变情况下，拉伸强度可高达50MPa，并具有高的韧性、耐油、耐磨及动态性能[2]。

适于制造传动带的品种有：Zeon公司的

Zetpol 2020、Zetpol 2020L、ZSC 2295L；Bayer公司的Therban C3446、Therban C3447、Therban VP

KA 8796等。

表1 Zeon公司HNBR的商品牌号 商品牌号

Zetpol 1020 Zetpol 1010 Zetpol 2020 Zetpol 2020L Zetpol 2010

ACN含量

%

44.0 44.0 36.0 36.0 36.0 36.0 36.0 36.0 — —

碘值 门尼粘度

g/100g ML1+4 100

25 10 28 28 11 11 4 4 — —

78 85 78 57.5 85 57.5 85 65 88 70

1 HNBR品种

国外各厂家HNBR商品牌号列于表1、表2。

Zetpol 2010L Zeon的牌号前两位数字表示丙烯腈（ACN）含量，

20和10分别表示ACN含量36%和44%；后两位Zetpol 2000 数字表示饱和度，数字越小饱和度越高，反之亦然。

Zetpol 2000L

Bayer的牌号A、B、C表示饱和度为99.5%、98%、

ZSC 2295 95%，前两位数字表示ACN含量，后两位数字表

示门尼粘度代号。 ZSC 2295L

Zeon公司和Bayer公司还开发一种由HNBR与聚二异丁烯酸锌（ZDMA）或丙烯酸锌（ZMA）共混而成的复合体（Zeon商品名为ZSC，Bayer商

表2 Bayer公司HNBR的商品牌号 商品牌号 Therban A3406 Therban A3407 Therban A4307 Therban C3446 Therban C3467 Therban B3627 Therban C4367 Therban VP KA 8798 Therban ART 3425** Therban VP KA 8796**

ACN含量, 34 34 43 34 34 36 4 21 — —

MAX 0.9 MAX 0.9 MAX 0.9

RDB*% 门尼粘ML1+4100 63 70 63 58 68 66 60 72 25 22

4 5.5 2 5.5

MAX 0.9

— —

*双键残余量（Residual double bond content）** C3467与ZDMA共混母料

2 HNBR性能特点[3]

HNBR通过配方调节，其性能可在较大范围内变化，其典型性能如表3所示，其拉伸强度比CR、NBR高，而ZSC甚至达到PU的水平；HNBR的耐热空气

老化性优异，并与其饱和度有关，饱和度越高耐热越好。HNBR在150℃³42d的老化条件下扯断伸长率仍然保持50%，拉伸强度实际上未变化、硬度（邵尔A）只增加11°。特别是，不象其它橡胶，温度

对NHBR的硬度和模量影响不大，这一点非常重要，汽车同步带要求在一定的温度和速度范围内，带应保持初始张力下的形状，以防带与带轮产生“时间

滞后（Time lag）”现象[4]

。HNBR的长期动态性能稳定，试验表明，给定使用寿命为1000h时，各耐油橡胶的使用温度如表4所示。

HNBR还具有良好的耐臭氧、耐天候老化、耐化学品性能，并具很好的压缩永久变形性能和溶胀性能。HNBR动态性能优异，如图2，其裂口增长明显低与CR。HNBR耐磨性能优越，这是由于HNBR具有非常高的拉伸积，而拉伸积与耐磨指数正比，因此

HNBR是优良的耐磨橡胶材料[5]

。

表3 HNBR硫化胶的代表性能 项 目

指 标

硬度（邵尔A）,度 45～90 拉伸强度,MPa 13～35 扯断伸长率,% 100～600 100%定伸强度,MPa 3～20 300%定伸强度,MPa 5～30 回弹率，% 30～50(室温)

53～56(70℃) 压缩永久变形,% 15(23℃³70h) 20(150℃³70h)

25(200℃³70h) 磨耗量(1.61km),cm

3

0.03～0.05(室温)

0.04～0.06(150℃)

表4 在给定使用寿命为1000h 各种耐油橡胶的的使用温度[6]

胶 种

使用温度，℃

乙烯硫脲硫化CR

101

硫黄硫化NBR 106

硫黄硫化HNBR 126

过氧化物硫化HNBR 150

苯甲酸铵硫化ACM

*

159

图1 CR与HNBR动态裂口增长速度对比

1/c(dc/dn)：裂纹增长速率

3 HNBR的配合

[5～

HNBR对补强剂和增塑剂用量的响应程度几乎与NBR相同，只是HNBR达到的物理机械性能要高些。炭黑多采用快压出等炉法炭黑，增塑剂用量与HNBR对增塑剂的最大吸收能力有关（如表5），一般为其最大吸收能力的50%～60%

表5 HNBR中增塑剂的最大吸收量 增塑剂

HNBR

HNBR

Fedor、

s溶

(ACN36%) (ACN44%) 解度参数

增塑剂DMP 235 285 10.90 增塑剂DEP 2 271 10. 增塑剂DBP 246 213 10.07 增塑剂DOP 105 28 9.47 增塑剂DIDP 58 12 9.34 增塑剂DOA 36 11 8.91 增塑剂DOS 20 4 8.79 增塑剂TOP

27 4 8.10 增塑剂TCP 215 188 10.23 增塑剂DBEEA 50 33 9.43 氯化石蜡

17

4

11.67

氢化度在96%以下的HNBR可以用硫黄或过氧化物硫化，完全氢化的HNBR只能用过氧化物、树酯或高能辐射进行硫化（交联）。硫黄硫化比过氧化物硫化具有更高的拉伸强度、伸长率、撕裂强度和更好的动态性能，以及与织物或金属骨架材料更高的粘合性。用过氧化物硫化，压缩永久变形低得多并极大地提高了HNBR的耐热性能。

HNBR硫黄硫化一般采用低硫高促（SEV）或硫黄给予体（EV）硫化体系。过氧化物用量为5～15份，再加1～20份助交联剂如TAC、TAIC或

N,N‘

-间苯撑双马来酰胺等。硫黄硫化和过氧化物

硫化性能对比如表5[6]

4 HNBR的粘合

HNBR由于开发时间较短,因此对其与纤维及金属的粘合技术还处于开发研究阶段。试验表明，采用硫黄硫化的HNBR胶料，其粘合性能比过氧化物硫化要高得多，这是由于胶料中的硫元素易与纤维或金属材料起化学反应。但是，如果采用常规的浸

胶处理技术，还是达不到满意的粘合效果。而且由于浸渍薄膜耐热性较差，难以充分发挥HNBR优异的耐热性能特点。用于HNBR粘合的纤维粘合处理一般采用HNBR胶乳，这是由于HNBR胶乳能够与HNBR母胶完全相容的缘故。当交联剂扩散到界面上后，浸渍层和橡胶母胶产生硫化反应，形成真正的化学粘合。表2为不同的胶乳对芳纶与涤纶粘合的影响。可以看到采用HNBR胶乳处理的芳纶与涤纶

表6 HNBR硫黄硫化和过氧化物硫化性能对比

组分或性能

HNBR

EV

100

SEV

100

硫黄硫化

100

过氧化物硫化

100

硬脂酸 1 1 1 1

氧化锌 5 5 5 5

N550炭黑 50 50 50 50

促进剂MBT 0.5 ___ ___ ___

促进剂TMTD 2 ___ ___ ___

硫化剂Sulfasan R 2 ___ ___ ___

硫黄 ___ 0.4 1.5 ___

促进剂Santocure ___ 2 ___ ___

促进剂Pennac TM ___ 2.5 ___ ___

促进剂MBTS ___ ___ 0.5 ___

促进剂TMTM ___ ___ 1.5 ___

氧化镁 ___ ___ ___ 10

硫化剂 DP—CP ___ ___ ___ 10

Ricon 153D ___ ___ ___ 6.5

硫化时间(180℃),min 8 5 5 5

100%定伸强度,Mpa 2.4 5.0 5.8 9.2

拉伸强度,Mpa 20.3 21.7 20.7 24.6

扯断伸长率,% 745 430 260 240

163℃³168h老化后

拉伸强度,Mpa 23.7 20.5 13.7 23.7

扯断伸长率,% 180 110 45 175

压缩永久变形,% 60 70 30

的粘合性能比用其它胶乳好得多。另据专利报道，通过对HNBR进行化学改性如引入恶唑啉(oxazo-

[9]

line)的官能团，能使HNBR与玻璃纤维的粘合力

10]

提高41%。

5 HNBR在汽车传动带应用

现代汽车由于对节能、环保、舒适、安全等的要求越来越高，使得整个发动机室结构复杂、紧凑，

表7 不同胶乳浸渍处理Twaron1001(芳纶)和 Diolen 163S(涤纶)对HNBR剥离力影响，N/2cm 纤维材料

硫黄硫化HNBR

工作时温度较高，其中的橡胶件应具有耐高温的性能。随着发动机润滑技术的改进，润滑油中采用了新的添加剂，因此对发动机中的橡胶件的耐油性能提出了更高的要求。另一方面，较长的维修期，对橡胶件的耐久性的要求也越来越高。现代汽车要求橡胶件在一定的耐油条件下能在—40℃～＋150℃传动带是汽车重要的橡胶件，包括OHC发动机用的

Twaron 1001

NBR 45%CAN

90(0)

Diolen 163S NBR 45%CAN 70(0)

Twaron 1001 HNBR 220(0)

胶乳类型

标准胶料

*

Diolen 163S （）系剥离后附胶量

HNBR 235(0)

Twaron 1001 VP 160(10)

*

Diolen 163S VP 60(0)

Twaron 1001 NBR 27%CAN 70(0)

Diolen 163S NBR 27%CAN 30(0)

Twaron 1001 NBR 32%CAN 80(0)

Diolen 163S NBR 32%CAN 45(0)

Twaron 1001 NBR 45%CAN 120(0)

Diolen 163S NBR 45%CAN 75(0)

Twaron 1001 HNBR 300(40)

Diolen 163S HNBR 270(40)

过氧化物硫化HNBR

VP

Twaron 1001

VP

Diolen 163S

100(0)

50(0)

时规带即同步带，汽车辅助传动用的汽车V带和多楔带，以及新近发展的无级变速机构（CTV）用的变速V带。汽车传动带原先使用的综合性能较好的氯丁橡胶，由于其耐热性欠佳，已无法达到上述的性能要求，取之为HNBR替代。

[2，3]

4.1.同步带

自1975年HNBR首件专利公布以来，HNBR已逐渐发展成为当今世界汽车同步带生产首选的标准弹性体材料。日本HONDO公司于1985年首次生产出装备有以HNBR为基材制作的传动带的新型汽车。德国BWM公司亦于1997年通过由日本进口的HNBR同步带而成为欧洲第一家装有HNBR同步带的汽车

[1]

生产厂家。90年代后期，全世界汽车工业发展迅速，市场竞争激烈，汽车生产厂家纷纷想方设法通过最大限度地延长凸轮轴传动同步带的使用寿命来提高汽车发动机的工作性能，目前，世界上几乎所有的汽车生产厂家都在通过采用HNBR同步带来提高汽车的产品质量。实践证明，在一般行驶条件下HNBR同步带的工作寿命可达100 000～150 000km，德国CONTITECH公司采用HNBR/ZMA与芳纶短纤维配合制造HSN-POWER®寿命HNBR同步带在汽油机使用，其寿命已达240 000km，已接近与“发动机同寿命”的目标。

现代汽车对同步带的具体要求是：(1)耐久性提高1.5倍以上；带宽降低20%；耐热性提高10℃。同步带是由橡胶、纤维抗拉体（玻璃纤维或芳纶）和尼龙齿布组成的复合体。表8、9中列出适用于汽车同步带几种橡胶对比实验配方和结果。可以看出，HNBR制造的同步带无论是疲劳寿命，还是耐水性能均比氯丁橡胶和氯磺化聚乙烯制造的同步带性能好的多。

未来的汽车对同步带的要求还要高，其要求是：使用寿命达250 000～300 000km；使用温度—35～150℃，瞬时高温可答175℃；耐油性≥CR；

150℃下使用寿命可达3000h，而且在提高耐油性能时不牺牲其低温性能，带齿的动态储存模量≥1.4MPa。要达到如此高的条件，只有采用过氧化物硫化的HNBR/甲基丙烯酸锌复合物与芳纶短纤维补强的复合材料,甚至要用到以芳纶纤维浆补强的乙烯丙烯酸弹性体(AEM) 才能达到。图是不同HNBR及CR制作的同步带在120～130℃条件下功率疲劳寿命相对比值。可以看出过氧化物硫化

图3 CR及不同HNBR配合的汽车同步带

相对寿命

HNBR1:硫黄硫化 ；HNBR2: 过氧化物硫化；HNBR3: HNBR/甲基丙烯酸锌复合物与芳纶短纤维补强的复合材料

表8 汽车同步带几种橡胶对比实验配方和硫化胶性能 材料名称 1 100 — — 40 10 5 4 — — 1 1 3 — — — — 配方编号 2 3 — 100 100 40 10 — 4 2 — — 1 4 — — — — 4 — 100 100 40 10 — — — 10 — 1 4 — — — — 5 — — 100 40 10 5 — — — 1 1 3 0.5 — — — 6 — — 100 40 10 5 — — — 1 1 3 0.5 10 8 6 氯丁橡胶 氯磺化聚乙烯 氢化丁腈橡胶 炭黑 操作油 氧化锌 氧化镁 季戊四醇 环氧树酯 硬脂酸 防老剂 硫化促进剂 硫黄 白炭黑 粘合剂RS 粘合剂A 100 — — 40 10 5 4 — — 1 1 3 — — 8 6 硫化胶性能

硬度 100%定伸强度,MPa 拉伸强度,MPa 扯断伸长率,% 热老化(135℃³7d) 硬度 100%定伸强度,MPa 拉伸强度,MPa 扯断伸长率,% 热水中浸泡后(80℃³3d) 硬度 100%定伸强度,MPa 拉伸强度,MPa 扯断伸长率,% 重量增加量ΔW,% 体积增加量ΔV,% 70 3.5 21.5 560 92 — 18.0 90 68 4.2 18.0 280 17.1 18.5 75 4.3 20.5 480 95 — 17.5 80 70 5.8 15.8 230 20.1 21.5 65 5.5 20.5 310 81 9.6 20.5 220 60 6.8 15.0 190 22.8 24.6 55 3.5 18.5 350 73 9.0 18.5 170 4.3 18.0 260 6.5 7.9 3.0 25.2 520 80 9.5 24.8 170 62 4.0 20.5 340 3.6 4.2 70 4.5 23.8 460 82 11.0 21.5 148 67 5.8 20.0 300 3.9 4.5

表9 同步带成品试验结果 项 目 用于背胶及齿胶的配方编号 用于齿布涂胶的配方编号 3 6 4 6 试验方案及结果 1 2 3 2 4 2 3 RFL* 耐热疲劳试验: N=3000rpm，T=150N，温度=130±3℃ 产生裂纹时间,h 耐水试验: 590 610 150 220 230 210 拉伸强度保持率,% *72.77 76.28 [12]

38.06 31.50 33.28 27.09 乳胶为氯磺化聚乙烯（CSM）乳胶

4.2 多楔带

现代汽车发动机前端附件传动轮系日趋复杂。轮系设计直接影响整车的工作可靠性，因此受到世界各大汽车公司的高度重视。传统的发动机附 件传动轮系一直采用V带传动，但由于其弯曲性能较差，已无法满足现代汽车在较小空间内传动多个附件的要求。多楔带集平带的高柔韧性和V带的高功率性于一体，不仅可用一条带传动多个附件，而且能双面使用，例如采用背部张紧装置，使许多原来用V带传动的设计困难迎刃而解。多楔带的应用为发动机前端附件传动轮系设计开辟了新的途径。

。目前欧美国家发动机前端附件传动轮系已基本全部采用多楔带；日本基于可靠性考虑，多采用一条多楔带与V带并用形式。

但是，由于现代汽车发动机空间越来越小，带传的部件多和功率大，而使用多楔带多为单根带传多个部件，因此对多楔带的性能要求非常的高，一般要求能在120℃高温下使用寿命大于100 000km。传统的CR材料已无法达到要求，目前多用HNBR。图3为HNBR多楔带与不同CR多楔带在110℃和

1[3]

130℃下的疲劳寿命对比，可以看出HNBR多楔带的疲劳寿命比CR多楔带高得多，尤其是在高温条件下。

图3 CR与HNBR多楔带疲劳寿命对比

{14，15}

4.3 变速V带

无极变速机构（CVT）是汽车理想的变速机构，它与传统的齿轮和油压自动变速机构（力矩控制）截然不同，是有带轮与皮带构成的无极变速机构。这种无极变速机构的皮带原来是用金属皮带。金属皮带需要在润滑油中使用，而改用橡胶V带则可不必，且橡胶V带比金属皮带制造费用低，保养使用均为方便，因此成为各厂商竞相研究开发对象。但汽车用变速V带要传递很高的扭矩，一般的橡胶V带难以胜任。如1000ml的发动机达到

最大转矩时，V带必需能经受2.0Mpa的侧压力，而一般V带只能承受0.4～0.5Mpa。要达到如此高的模量，只能用HNBR加芳纶短纤维并提高粘合胶的模量来解决。汽车用变速V带目前尚处于研究开发阶段。表10为HNBR变速V带胶料配方和硫化胶性能。

表10 HNBR变速V带胶料配方及性能

组份或性能

伸张胶与压

缩胶

HNBR（Zetpol2020L） 硬脂酸 氧化锌 防老剂 快压出炭黑 增塑剂 促进剂TS 促进剂DT 硫黄 酚醛树酯 六亚甲基四胺 芳纶短纤维

硫化胶性能

100%定伸强度，MPa 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，%

150℃³96h老化后 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，%

短纤维定向后性能

L方向 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，%

100 1.5 5 3 50 15 1.5 0.5 1.5 10 1 27 4.7 21.6 390 15.6 110 39.3 14

100 1.5 5 3 50 7.5 1.5 0.5 1.5 15 1.5 — — 23.1 441 — — — —

T方向 拉伸强度，Mpa 扯断伸长率，%

10.5 160

— —

粘合胶

5 结语

汽车传动带是重要的汽车橡胶件，尤其是汽车同步带。氢化丁腈橡胶的高性能，最大限度地满足了现代汽车对传动带长寿命、耐高温、高负荷的要求。预计汽车原装用同步带、多楔带将全部用HNBR制造，并最终达到与“汽车发动机同寿命” 的水平，即使用寿命达到250 000～300 000km目标。另外，CVT用变速V带亦将有大的发展。

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